对多层框架住宅结构的设计与需要注意的问题的分析

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【摘 要】近年来，多层框架结构设计在建筑行业的应用越来越广泛,多层框架住宅结构设计愈加重要。本文对多层框架住宅结构设计中需注意的问题进行了分析，并就此提出有效的解决措施。

【关键词】多层框架；住宅结构；设计；分析

当结构设计人员进行多层框架房屋结构设计的时侯，不仅需熟悉设计规范，还要根据自己积累的实践经验结合结构设计计算的结果来选择适合的结构体系。在多层框架住宅结构设计当中对于截面、柱梁、以及梁裂缝宽度和配筋率的调整这些问题应进行适当的处理，从而提升结构设计质量。

一、多层框架住宅结构设计的主要内容

1. 合理选择截面尺寸

梁和柱截面尺寸的合理选择是整个框架结构设计的基础，不仅应当在规范所要求的范围内取值，还应当注意尽量令柱的线刚度同梁的线刚度之间的比值高于 1，从而实现在罕遇地震情况下，梁端产生塑性铰的时侯，柱端处于没有屈服的非弹性状态，而节点处于弹性阶段的效果。也就是规范要求的弱梁强柱强节点[1]。

2. 梁、柱的适当配筋率

在设计中框架梁配筋应遵循适中的原则，通常情况下配筋率应取0.4%-1.5%，而框架柱的纵向受力钢筋配筋率应取1%-3%。另外一旦当梁端纵向受拉钢筋的最小配筋率高于 2%时，它的箍筋最小直径则应增大两毫米。但不管在什么情况下，都应满足规范所规定的最小以及最大配筋率的要求。

此外框架梁纵向受拉钢筋的配筋率，应注意规范《混凝土结构设计规范 GBJ-89》和规范《混凝土结构设计规范GB50010-2002》当中的差别。规范《混凝土结构设计规范 GBJ-89》当中梁纵向受拉钢筋的最小配筋率仅与框架抗震等级相关，然而规范《混凝土结构设计规范GB50010-2002》当中梁的最小配筋率不止与框架抗震等级相关，还与混凝土轴心抗拉强度的设计值及钢筋抗拉强度的设计值之比有关，因此在设计当中梁的最小配筋应根据规范确定。

3. 合理调整框架柱配筋

一般框架柱配筋率都比较低，有时侯电算结果是构造配筋，然而在实际工程中都不会按这来配筋。这是因为在地震的作用之下框架柱，特别是角柱，受到的扭转剪力极大，同时还受双向弯矩的作用，然而横梁的约束就比较小，工作时又在双向偏心受压的状态下，所以震害要比内柱重，对于质量分布不均的框架甚为明显。

因此进行框架计算时应选择最为不利的方向，也可先在纵、横两方向进行计算之后，就同一侧面配筋进行比较，取其中较大的值，并且遵循对称配筋准则。为使框架柱在诸多内力组合共同作用下满足强度要求，在进行配筋计算的时候应注意下列问题：

(1)边柱、角柱以及抗震墙端柱若在地震作用下产生偏心受拉的时侯，柱内纵筋的总截面面积需比计算的值增加 25%。

(2)框架柱配筋能放大 1.2-1.6 倍，其中边柱放大 1.3 倍，角柱放大 1.4 倍而中柱放大 1.2 倍。

(3)框架柱箍筋的形式应当选用菱形或者井字形，从而增强箍筋对于混凝土的约束能力。

(4)二级、三级框架底部加强部位和底层柱底纵筋应采用焊接，并且当柱的纵向总配筋率高于3%的时侯，箍筋直径不能小于φ8，而且还应当焊接[2]。

此外多层框架进行电算时一般不考虑基础不均匀沉降和温度应力，若多层框架垂直尺寸和水平尺寸比较大以及地基土质不均或地基软土层较厚，可适当增大框架柱配筋，并且应在纵、横两方向均设置基础梁，配筋不应当按构造来设置，而应按框架梁来进行设计，此外还需按规范要求对箍筋加密区进行设置。

4. 调整框架梁的裂缝宽度及斜截面配筋

在满足梁配筋率及柱截面尺寸的情况下，仍然需在配筋计算后对梁的裂缝宽度进行验算，并在符合梁端斜截面强剪弱弯的条件下调整梁端配筋。

(1)裂缝宽度的影响因素及调整办法

对于框架梁裂缝宽度的验算常备设计人员所忽视，对此我们应多加注意。构件混凝土强度的等级以及钢筋的直径和级别是关系裂缝宽度的两个主要因素。由于混凝土等级同钢筋级别有一定关系，所以对普通混凝土构件来说，混凝土高等级对于减小梁裂缝宽度关系不大，通常采用增大梁的截面尺寸或配筋率的方法减小梁裂缝的宽度。另外应注意在使用计算机软件进行建模时，一定要分开恒、活载数值进行输入，这样有助于裂缝宽度和内力组合的计算。

(2)调整梁端斜截面配筋

框架结构设计当中，应满足地震作用之下框架梁梁端的斜截面所受弯承载力强剪弱弯的要求。具体设计及调整梁配筋时，应采用下列方法：一、加大梁跨中受力钢筋，而梁端负弯矩钢筋则不必放大；二、可令梁端箍筋直径增加 2 mm；三、支座处尽量使用箍筋来承受支座剪力，而不是设置弯起钢筋。

(3)电算中合理运用弯矩调幅

规范规定仅在竖向力的作用之下梁端弯矩才可调幅，水平力作用之下则不可，所以必须先将竖向荷载下的梁端弯进行矩调幅之后，才可叠加水平荷载所产生的梁端弯矩。

二、框架结构设计当中需注意的其它问题

(1)在框架结构当中不可采用两种不一样的结构型式，局部超出屋顶的房间以及电梯间，均不能使用砖墙承重。这是由于框架结构为一种柔性结构，而砖混结构却刚性结构。采用不同的结构形式，可使结构变形相互协调。

(2)施工过程中有时顶棚需吊顶等装修，甲方为节约开支，通常要求填充墙不到顶等，从而造成短柱。而短柱刚度较大，地震作用时容易受剪，易产生脆性错断及交叉裂缝，引起建筑物破坏或倒塌。因此设计时应采取下列措施：一、尽可能减弱短柱楼层约束；二、增加箍筋配置，短柱内箍筋间距不可超过 100 mm，纵向钢筋间距小于150 mm；三、选取较好的箍筋类型，例如复合螺旋箍筋等。

(3)因建筑需要，有时需框架梁外挑，并且在梁下安置钢筋混凝土柱。进行柱的配筋和内力计算时，某些设计人员对于其受力的概念并不清楚，误以为是构造柱，配筋是构造配筋，而且悬臂梁也没有按计算配筋，如此可能使水平荷载下的承载力不足，增大发生隐患的几率。事实上，结构整体计算当中，此柱是偏心受压部件，柱和梁端交接的地方与框架梁及柱节点相似，应充分考虑悬臂梁端处的协调变形。因此对于此柱应当作为竖向构件来参与整体结构的分析，此外柱和梁端交接的地方应作为框架梁、柱节点来处理[3]。

(4)设计裙房和框架结构时，在高低跨之间不宜采用低层屋面、主楼设牛腿及楼梯梁在牛腿上，也不能用牛腿托梁方式作为防震缝。这事因为地震时各个单元间，特别是高低层间震动情况不一样，连接处极易拉断、压碎。所以，凡是要设缝，就必须分得彻底，只要不设缝，就必须连接牢固，绝不可似连非连，似分非分，否则的话在地震中很容易破坏。

(5)在设计中不能随意增大主筋面积，或者为简化构造而使截面设计统一，以免造成某些部位比较薄弱。

(6)就框架梁下部填充墙构造的措施来说，当填充墙的长度超过5 m，梁与墙顶应采用拉接措施。而当墙高度高于 4 m时，应在墙的高中部添加和柱相连接的水平墙梁。

(7)填充墙拉筋及预埋件等不能和框架梁和柱的纵向钢筋相焊接，应先在柱内预留下预埋件，等砌筑填充墙的时候，再将拉结筋和纵向钢筋焊接在一起。

三、结束语

在多层框架住宅结构设计当中，我们应对梁、柱、板和结构体系当中的一些问题引起足够重视，从而使设计工程在保证外观和质量的同时，还有助于提高经济效益。

参考文献

[1] 李建. 多层住宅框架结构设计实例与分析[J]. 城市建设理论研究（电子版）, 2011,(35).

[2] 魏康军. 多层轻钢住宅结构体系几个关键技术的研究[J]. 东南大学学报, 2011,(10) .

[3] 洪叶，朱杰江. 多层混凝土住宅结构优化研究[J]. 建筑结构, 2010,(05).